挖掘机工作装置的有限元分析

发布时间：2017-05-25 08:26

  本文关键词：挖掘机工作装置的有限元分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文首先对挖掘机的工作装置进行简化受力分析,提出斗杆存在的两种断裂方式—疲劳断裂和脆性断裂,并分析了导致两种断裂的因素,如材料脆性、缺陷、潜裂纹以及应力集中对脆断的影响,接头形式、应力状况、焊接缺陷对疲劳断裂的影响。 其次,应用ANSYS软件建立了挖掘机在挖掘力最大处工作装置的三维有限元模型,应用ANSYS软件对工作装置进行了静强度分析、模态分析和瞬态动力学分析。 最后,在上述状态下得出了加筋板与不加筋板时工作装置的模态参数,并讨论了两种情况对工作装置振型与频率的影响,提高了工作装置的刚度,得出了在加筋板之后工作装置的静载荷明显降低,大大改善了工作装置的受力情况。
【关键词】：ANSYS 工作装置 静强度分析 有限元模态分析 瞬态动力学分析
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TD422.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 大型矿用挖掘机发展概况9-10
• 1.1.1 国外大型挖掘机的发展概况9
• 1.1.2 国内大型挖掘机的发展概况9-10
• 1.2 对挖掘机斗杆进行研究的必要性和意义10
• 1.3 研究斗杆断裂的方法及主要步骤10-12
• 2 WK-108 挖掘机的结构简介及其工作原理12-18
• 2.1 WK-108 挖掘机的结构简介12-14
• 2.1.1 工作装置13-14
• 2.1.2 回转装置14
• 2.1.3 履带行走装置14
• 2.2 WK-108 挖掘机的工作原理14-18
• 3 挖掘机斗杆裂纹各发展阶段分析18-33
• 3.1 斗杆断口特征分析19-20
• 3.2 疲劳裂纹萌生机理20-23
• 3.3 疲劳裂纹的扩展规律23-31
• 3.3.1 裂纹尖端的小范围屈服24-27
• 3.3.2 裂纹尖端张开位移27-28
• 3.3.3 疲劳裂纹扩展28-31
• 3.3.3.1 d_a/d_N-ΔK 曲线29
• 3.3.3.2 裂纹扩展速率公式29-30
• 3.3.3.3 疲劳裂纹扩展速率参数（C,m）的确定30
• 3.3.3.4 控制裂纹扩展的三个基本要素30-31
• 3.4 疲劳裂纹扩展寿命预测31-33
• 4 斗杆疲劳寿命估算33-42
• 4.1 焊接接头的循环应力—应变曲线33-34
• 4.2 焊接接头应变—寿命曲线34
• 4.3 劳裂纹形成寿命估算34-37
• 4.4 斗杆危险截面应力谱37-40
• 4.5 斗杆疲劳寿命估算40-42
• 5 WK-10B 挖掘机斗杆的有限元分析42-78
• 5.1 有限元法的原理及其程序介绍42
• 5.2 板壳问题的有限单元42-48
• 5.2.1 薄板弯曲问题42-44
• 5.2.2 四边形薄板单元44-48
• 5.2.2.1 四边形单元的广义力和广义位移分量44-45
• 5.2.2.2 单元应变与单元结点位移的关系45-46
• 5.2.2.3 单元应力与单元结点位移的关系46
• 5.2.2.4 单元刚度矩阵46-47
• 5.2.2.5 载荷向结点的位置47
• 5.2.2.6 整体刚度矩阵47
• 5.2.2.7 薄板结构的位移约束条件47-48
• 5.2.2.8 求解未知结点位移和计算单元应力48
• 5.3 斗杆的结构简介48-50
• 5.4 斗杆的结构模型和有限元模型的建立50-52
• 5.4.1 建模时对斗杆的结构简化50-51
• 5.4.2 单元选取51
• 5.4.3 边界条件处理51
• 5.4.4 载荷的施加方式51
• 5.4.5 单元的选取51-52
• 5.5 斗杆的力学模型52-55
• 5.5.1 选择工况53-54
• 5.5.2 作用力分析54
• 5.5.3 各力值的决定54-55
• 5.6 斗杆的静强度分析55-59
• 5.6.1 最大受力状态分析55
• 5.6.2 受力分布55-56
• 5.6.3 边界条件56
• 5.6.4 计算结果与分析56-59
• 5.7 典型工况时斗杆的模态分析59-67
• 5.7.1 ANSYS 模态分析的有关原理及实现过程59
• 5.7.2 模态分析的两种方法59-61
• 5.7.3 有限元中模态分析的有关理论61-62
• 5.7.4 斗杆的模态分析62-63
• 5.7.5 工作装置有限元建模63
• 5.7.6 工作装置系统的模态分析63-67
• 5.8 工作装置的瞬态动力学分析67-72
• 5.9 工作装置的改进设计方案72-78
• 5.9.1 加筋板后斗杆的模态分析72-74
• 5.9.2 加筋板后斗杆的静强度分析74-78
• 6 结论与建议78-80
• 6.1 结论78-79
• 6.2 建议79-80
• 攻读硕士研究生期间发表论文80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-83

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